DE2923115C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung beim kontinuierlichen Gießen, insbesondere beim Stranggießen aus einem Schmelzenbe hälter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a continuous arrangement Pouring, especially when casting continuously from a melt bank container according to the preamble of claim 1.
Eine solche An ordnung ist bekannt aus der GB-PS 7 77 213.Such an approach regulation is known from GB-PS 7 77 213.
Beim kontinuierlichen Gießen ist die Temperatur für das Erstarrungsbild von großer Bedeutung. Beim normalen Gie ßen von Stahl oder Eisen fällt die Temperatur während des Gießvorganges meistens um 20°C, manchmal um 30°C, d. h. Δ T = ±15°C. Es wäre gut, wenn man Δ T auf höchstens ±5°C be grenzen könnte, wodurch die Qualität des gegossenen Gegen standes bedeutend verbessert und zuverlässiger werden würde. Diese Temperaturgrenzen gelten für die Verwendung von Umrüh rern an der Seite des Gießstranges hinter der Kokille, wo innere Teile des Gießstranges noch nicht erstarrt sind. Wenn keine Umrührer verwendet werden, dann gelten noch engere Tem peraturgrenzen.In continuous casting, the temperature is of great importance for the solidification pattern. In normal casting of steel or iron, the temperature usually drops by 20 ° C, sometimes by 30 ° C, ie Δ T = ± 15 ° C during the casting process. It would be good if one could limit Δ T to a maximum of ± 5 ° C, which would significantly improve the quality of the cast object and make it more reliable. These temperature limits apply to the use of stirrers on the side of the casting line behind the mold, where the inner parts of the casting line have not yet solidified. If no stirrers are used, then even tighter temperature limits apply.
Bei der aus der GB-PS 7 77 213 bekannten Anordnung zum kontinu ierlichen Gießen sind Mittel vorgesehen, die Temperatur in der Zwischenpfanne möglichst schnell verändern zu können und auf den gewünschten Wert zu bringen, und zwar in beiden Richtun gen. Zur Temperaturerhöhung sind Induktionsspulen vorgesehen, und zwar sowohl an der Wand der Zwischenpfanne als auch an der oder den Ausflußöffnungen am Boden der Zwischenpfanne. Für die Herabsetzung der Temperatur in der Zwischenpfanne dienen eben falls diese Induktionsspulen, indem sie als hohle Leiter aus gebildet sind, die in gut wärmeleitendem Kontakt zu der Wand der Zwischenpfanne stehen und von einem Kühlmittel durchströmt werden. Es ist auch vorgesehen, betriebsmäßig gleichzeitig zu Heizen und zu Kühlen, um sehr schnell eine gewünschte Tempera tur einstellen zu können.In the arrangement known from GB-PS 7 77 213 for continuous Orier pouring means are provided, the temperature in the To be able to change the intermediate pan as quickly as possible and on bring the desired value, in both directions To increase the temperature, induction coils are provided both on the wall of the tundish and on the or the outlet openings at the bottom of the tundish. For the Lowering the temperature in the tundish also serve in case these induction coils by making them out as hollow conductors are formed, which are in good thermal contact with the wall the tundish stand and a coolant flows through them will. It is also intended to operate simultaneously Heating and cooling to a desired temperature very quickly to be able to adjust.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung beim kontinuierlichen Gießen der eingangs genannten Art zu entwic keln, bei welcher mit relativ einfachen Mitteln und geringem Energieaufwand die Temperatur in der Zwischenpfanne auf einen gewünschten, vorzugsweise konstanten, Wert während des ge samten Abgießvorganges gehalten werden kann.The invention has for its object an arrangement to develop continuous casting of the type mentioned at the beginning celn, with which with relatively simple means and little Energy expenditure the temperature in the pan to one desired, preferably constant, value during the ge Entire pouring process can be kept.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung beim kontinuier lichen Gießen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorge schlagen, welche erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.To solve this problem, an arrangement in the continuous Lichen casting according to the preamble of claim 1 propose which according to the invention in the characterizing part of claim 1 mentioned features.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeigt das im Un teranspruch 2 genannte Merkmal.An advantageous embodiment of the invention shows that in Un ter Claim 2 mentioned feature.
Im Schmelzenbehälter fällt die Temperatur der Schmelze gemäß einer bekannten Kurve ab (Kurve 1 in Fig. 2). Die Erfindung nutzt diesen bekannten Verlauf aus, um eine im wesentlichen konstante Temperatur der Schmelze am Einlauf der Kokille beim kontinuierlichen Gießen, wie zum Beispiel beim Stranggießen, zu erhalten.In the melt container, the temperature of the melt drops in accordance with a known curve (curve 1 in FIG. 2). The invention makes use of this known process in order to obtain an essentially constant temperature of the melt at the inlet of the mold during continuous casting, such as, for example, during continuous casting.
Durch die Anordnung gemäß der Erfindung kann die Temperatur schwankung am Auslauf der Zwischenpfanne auf Werte unterhalb ±5°C begrenzt werden. By the arrangement according to the invention, the temperature fluctuation at the outlet of the tundish to values below ± 5 ° C can be limited.
Ausgehend von dem vorausberechneten Betrag und dem konstanten Sollwert kann man also den zusätzlichen Wärmebedarf ermitteln, der sich während des Gießverlaufes ständig ändert. Durch ent sprechende Steuerung des zusätzlichen Wärmebedarfs in der Zwischen pfanne kann eine im wesentlichen konstante Auslauftemperatur aus der Zwischenpfanne erreicht werden. Es ist zweckmäßig, die vorausberechnete Kurve fortlaufend zu überwachen, indem man beispielsweise die Temperatur der Schmelze in der Zwischen pfanne, vorzugsweise an deren Ausflußöffnung, von Zeit zu Zeit kontrolliert.Based on the pre-calculated amount and the constant The setpoint can therefore be used to determine the additional heat requirement changes constantly during the pouring process. By ent speaking control of the additional heat requirement in the intermediate pan can have a substantially constant outlet temperature can be reached from the tundish. It is advisable continuously monitor the predicted curve by for example, the temperature of the melt in the intermediate pan, preferably at their outflow opening, from time to time Time controlled.
Auf diese Weise kann man eine sehr exakte Vorausberechnungs kurve bekommen, die dem Istwert der Temperatur im Schmelzen behälter entspricht. Durch dieses Vorausberechnungsverfahren vermeidet man also die Schwierigkeiten, die normalerweise beim Messen der Temperatur im Schmelzenbehälter auftreten.This way you can make a very exact forecast get curve that is the actual value of the temperature in the melting container corresponds. Through this pre-calculation method So you avoid the difficulties that normally arise occur when measuring the temperature in the melt container.
Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigtThe invention will be explained in more detail with reference to the figures. It shows
Fig. 1 schematisch eine Anordnung nach der Erfindung mit einem als Zwischenpfanne dienenden Niederfrequenz- Rinnenofen mit Einlauf und Auslauf, Fig. 1 shows schematically an arrangement according to the invention having a tundish serving as a low frequency channel furnace with inlet and outlet,
Fig. 2 eine Vorausberechnungskurve für den Temperaturab fall im Schmelzenbehälter, Fig. 2 is a prediction curve for the case in Temperaturab melt container,
Fig. 3-5 ein Beispiel für eine Zwischenpfanne mit Heizorgan und Verteilerkasten für die Anordnung nach der Er findung, Fig. 3-5 an example of a tundish with heating means and distribution box for the arrangement according to the invention He,
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung zur Steu erung der der Schmelze in der Zwischenpfanne zuge führten Wärmemenge. Fig. 6 shows an embodiment of the arrangement for the control supply of the melt in the intermediate pan led amount of heat.
In Fig. 1 deutet der Pfeil 2 a die Stelle an, an der von einem in der Arbeitsablaufkette vorgeschalteten Schmelzenbe hälter 2 Schmelze in den LFR-Ofen eingefüllt wird. Über den Auslauf 3 a erfolgt das Abfüllen in die Gießkokille. Das vorausberechnete Temperatursignal, also das Istwertsignal für die Temperatur im vorgeschalteten Schmelzenbehälter, wird über den Eingang 3 einem Gerät 5 zu geführt. Über den Eingang 4 wird intermittierend oder konti nuierlich ein Temperatursignal zugeführt, das dem Istwert in der Zwischenpfanne entspricht. Man erhält hier die Möglich keit, im Gerät 5 die vorausberechnete Kurve zu ändern, und das Steuersignal für das induktive Heizorgan wird über den Ausgang 6 dem induktiven Heizorgan zugeführt. Die Lei stung des induktiven Heizorgans wird in Abhängigkeit des ge nannten Steuersignals auf übliche Weise gesteuert, wodurch man am Auslauf 3 a eine im wesentlichen konstante Temperatur der Schmelze erreicht. Das induktive Heizorgan kann, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist, aus einem separaten Nieder frequenz-Rinneninduktorofen (LFR-Ofen) bestehen, der derart unmittelbar an der Zwischenpfanne montiert ist, daß die Schmelze durch diesen Ofen hindurch und dann in den Verteil lerkasten 7 strömt. Der LFR-Ofen kann beispielsweise ein solcher sein, dessen Seitenrinnen vertikal verlaufen, wie dies in Fig. 3 angedeutet ist. Es sind aber auch Rinnenöfen mit horizontalen Seitenkanälen verwendbar, wie es bei einem Zweikammerofen der Fall ist. In Fig. 1 the arrow 2 a indicates the point at which 2 melt is filled into the LFR furnace by a melt container upstream in the workflow chain. Via the outlet 3 a bottling takes place in the casting mold. The pre-calculated temperature signal, ie the actual value signal for the temperature in the upstream melt container, is fed to a device 5 via input 3 . Via the input 4 , a temperature signal is supplied intermittently or continuously, which corresponds to the actual value in the intermediate pan. You get here the possibility to change the predicted curve in the device 5 , and the control signal for the inductive heating element is fed via the output 6 to the inductive heating element. The performance of the inductive heating element is controlled in a conventional manner as a function of the control signal mentioned, as a result of which a substantially constant temperature of the melt is reached at the outlet 3 a . The inductive heating element can, as indicated in Fig. 1, consist of a separate low-frequency channel inductor furnace (LFR furnace) which is mounted directly on the tundish so that the melt through this furnace and then in the distribution box 7 streams. The LFR furnace can, for example, be one whose side channels run vertically, as is indicated in FIG. 3. However, gutter furnaces with horizontal side channels can also be used, as is the case with a two-chamber furnace.
Fig. 2 zeigt die Temperaturabfall-Kurve 1 für die Schmelze im Schmelzenbehälter 2, der in Fig. 1 nur symbolisch ange deutet ist. Wie man erkennt, erleidet die Schmelze vom Beginn des Gießverlaufes zum Zeitpunkt A bis zum Schluß des Gieß verlaufes im Zeitpunkt B eine erhebliche Senkung der Tem peratur, beispielsweise zwischen 20 und 30°C während eines 100 Minuten in Anspruch nehmenden Gießverlaufes. Man braucht also die Temperatur im Schmelzenbehälter 2 nicht zu messen, sondern man berechnet die gezeigte Kurve 1 im voraus. Da durch, daß man die Temperatur in der Zwischenpfanne (4, Fig. 1) hin und wieder kontrolliert, kann man die vorausberechnete Kurve justieren, siehe die Stellen für Korrekturen 8 und 9, wodurch man die vorausberechnete Kurve so verbessern kann, daß sie ziemlich genau dem Istwert in dem vorgeschalteten Schmelzen behälter 2 entspricht. Es wird also die Induktorleistung derart gesteuert, daß die Temperatur des Stahles beim Ab fließen aus der Zwischenpfanne, also am Auslauf 3 a, konstant wird. Fig. 2 shows the temperature drop curve 1 for the melt in the melt container 2 , which is only symbolically indicated in Fig. 1. As can be seen, the melt suffers from the beginning of the pouring process at time A to the end of the pouring process at time B, a significant reduction in temperature, for example between 20 and 30 ° C during a 100-minute pouring process. It is therefore not necessary to measure the temperature in the melt container 2 , but the curve 1 shown is calculated in advance. Since the temperature in the tundish ( 4 , Fig. 1) is checked from time to time, one can adjust the pre-calculated curve, see the points for corrections 8 and 9 , whereby one can improve the pre-calculated curve so that it is quite corresponds exactly to the actual value in the upstream melting container 2 . So the inductor power is controlled so that the temperature of the steel when flowing from the tundish, ie at the outlet 3 a , is constant.
Die Temperatur des aus dem Schmelzenbehälter 2 in die Zwischen pfanne fließenden Stahls variiert aufgrund der Wärmeverluste, welche der Stahl im Schmelzenbehälter erleidet. Diese Wärmeverluste hängen von mehreren Faktoren ab, wie zum Bei spiel der Dicke der Schlackendecke, der Dicke der Ausfütterung und dem Vorwärmungsgrad des Schmelzenbehälters. Da es manch mal schwierig ist, die Endtemperatur mit Hilfe eines als Wär meausgleichsmodell programmierten Rechners mit hinreichender Präzision genau zu berechnen, nimmt man Korrekturen vor, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist. Man nimmt diese Korrekturen in Abhängigkeit von der Gießgeschwindigkeit vor, d. h. in Abhängigkeit von der Aufenthaltsdauer des Stahls in dem Schmelzenbehälter, welche zum Beispiel 100 Minuten betragen kann (Zeitabstand zwischen den Zeitpunkten A und B in Fig. 2). Diese Korrekturen beruhen auf einer Messung der Temperatur der Schmelze in der Zwischenpfanne, und zwar vorzugsweise am Auslauf 3 a aus der Zwischenpfanne bzw. dem an die Zwischen pfanne angebauten Verteilerkasten 7. In Abhängigkeit dieser Messungen werden die Korrekturen 8 und 9 an der vorausberech neten Kurve 1 in Fig. 2 vorgenommen.The temperature of the steel flowing from the melt container 2 into the intermediate pan varies due to the heat losses which the steel suffers in the melt container. These heat losses depend on several factors, such as the thickness of the slag cover, the thickness of the lining and the degree of preheating of the melt container. Since it is sometimes difficult to precisely calculate the final temperature with sufficient precision using a computer programmed as a heat compensation model, corrections are made as indicated in FIG. 2. These corrections are made as a function of the casting speed, that is to say as a function of the length of time the steel is in the melt container, which can be, for example, 100 minutes (time interval between times A and B in FIG. 2). These corrections are based on a measurement of the temperature of the melt in the tundish, preferably at the outlet 3 a from the tundish or the distributor box 7 attached to the tundish. Depending on these measurements, the corrections 8 and 9 are made on the precalculated curve 1 in FIG. 2.
Die Fig. 3-5 zeigen eine Zwischenpfanne mit vertikalen Seitenrinnen 10 des Induktors und mit einer Induktorprimär spule 11, deren Leistung gesteuert wird. Das Einfüllen von Schmelze aus dem vorgeschalteten Schmelzenbehälter, dessen Temperaturistwert vorausberechnet wird, erfolgt über die Öffnung 12, und das Abfüllen erfolgt über Öffnung 13. Wie in Fig. 4 gezeigt, wird an mehreren Stellen abgefüllt. Na türlich kann eine solche Anordnung auch mit nur einer einzigen oder einer sehr großen Anzahl von Abfüllstellen versehen sein. Die eigentliche Zwischenpfanne ist mit einem Deckel 14 abge deckt, und auch die an der Zwischenpfanne angebaute Vertei lerrinne ist mit einem Deckel 15 versehen. Der Eisenkern des LFR-Induktors ist mit 16 bezeichnet. Figs. 3-5 show a tundish with vertical side grooves 10 of the inductor and having a Induktorprimär coil 11 whose power is controlled. The filling of melt from the upstream melt container, the actual temperature of which is calculated in advance, takes place via the opening 12 , and the filling takes place via opening 13 . As shown in Fig. 4, filling is carried out in several places. Of course, such an arrangement can also be provided with only a single or a very large number of filling points. The actual tundish is covered with a cover 14 , and also the built on the tundish distribution channel is provided with a cover 15 . The iron core of the LFR inductor is designated 16 .
In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel des Steuerteils für die Leistung des induktiven Heizorgans für die Zwischenpfanne ausführlicher dargestellt. Der Temperaturabfall der Schmelze im Schmelzenbehälter 2 wird von Rechengliedern 17′, 17′′, 17′′′ vorausberechnet. Diese Rechenglieder sind mit einem motorisch verstellbaren Potentiometer 18 verbunden, dessen Motor über einen Schalter 19 vorlaufend und zurücklaufend in Gang gesetzt werden kann. Dieses Potentiometer in Verbindung mit den Rechen gliedern erzeugt eine Zeitfunktion für den Temperaturabfall der Schmelze im Schmelzenbehälter (siehe Fig. 2). Die Tempe raturfunktion kann durch einen Auswahlschalter 20, durch wel chen über Schalter 21 das Rechenglied 17′, 17′′ oder 17′′′ für die gewünschte vorausberechnete Tem peraturabfallkurve durchgeschaltet wird, aus gewählt werden.In Fig. 6 an embodiment of the control part for the performance of the inductive heating element for the tundish is shown in more detail. The drop in temperature of the melt in the melt container 2 is calculated in advance by computing elements 17 ', 17'',17''' . These computing elements are connected to a motor-controlled potentiometer 18 , the motor of which can be set in motion in a forward and reverse manner via a switch 19 . This potentiometer in conjunction with the computing elements generates a time function for the temperature drop of the melt in the melt container (see Fig. 2). Can raturfunktion the Tempe by a selector switch 20, by wel chen over switch 21, the computing element 17 ', 17''or 17''' is turned peraturabfallkurve for the desired predicted Tem, be chosen from.
An einem Potentiometer 22 wird die Temperatur T 0 in der Schmel ze im Schmelzenbehälter zu Beginn des Gießvorganges einge stellt. Wenn der Gießvorgang beginnt, wird der Antriebsmotor des Potentiometers 18 in Gang gesetzt und der vorausberechnete Temperaturabfall Δ T in wird von T 0 in subtrahiert. Der ge wonnene Differenzwert ist die vorausberechnete Temperatur der Schmelze im Schmelzenbehälter. Dieser Wert wird über Ver stärker 24 und 25 von einem Anzeigeglied 23 angezeigt. Dieses Instrument kann für einen Temperaturbereich von 1550-1700°C gewählt werden. On a potentiometer 22 , the temperature T 0 in the melt is set in the melt container at the start of the casting process. When the casting process begins, the drive motor of the potentiometer 18 is started and the predicted temperature drop Δ T in is subtracted from T 0 in . The difference value obtained is the pre-calculated temperature of the melt in the melt container. This value is displayed by a display element 23 via amplifiers 24 and 25 . This instrument can be selected for a temperature range of 1550-1700 ° C.
Der Wert T in wird mit einem Sollwert T out für die Ausfluß temperatur der Schmelze aus der Zwischenpfanne verglichen. Dieser Sollwert wird an einem einstellbaren Potentiometer abgegriffen und der Vergleich erfolgt im Summierungsglied 27. Das Differenzsignal T out -T in wird in einem Verstärker 28 ver stärkt und auf ein Multiplikationsglied 31 gegeben, wo der Wert mit der Faktor · c p multipliziert wird. Dabei be schreibt die pro Zeiteinheit durch die Zwischenpfanne fließenden Schmelzenmenge m, und c p ist eine von dem Schmelzenmaterial abhängige Konstante. Der Wert kann mittels eines Gießtachometers gewonnen werden, welches in konstanter Höhe eines Eingußtrichters angebracht werden kann. Der Wert · c p kann durch eine Potentiometeranordnung 29 gewonnen werden, deren Ausgangsgröße durch den Verstärker 30 verstärkt wird. Die Ausgangsgröße des Multiplikations gliedes ist die Steuergröße, welche die Wärmemenge bestimmt, die in der Zwischenpfanne der Schmelze zugeführt werden muß, um den Temperaturabfall im Schmelzenbehälter zu kompensieren. Zu dieser Größe wird im Summierungsglied 32 noch ein am Potentiometer 33 einstellbarer und dann konstant bleibender Wert addiert, durch welchen der Wärmeverlust in der Zwischen pfanne selbst ausgeglichen wird. Die Ausgangsgröße p ind des Summierungsgliedes 32 steuert die Wärmeabgabe des Rinnenofens oder sonstigen Heizgliedes der Zwischenpfanne. The valueT in with a setpointT out for the discharge temperature of the melt from the tundish compared. This setpoint is set on an adjustable potentiometer tapped and the comparison is made in the summation element27th. The difference signalT out -T in is in an amplifier28 ver strengthens and on a multiplier31 given where the Value with the factor ·c p is multiplied. Thereby be writes the per unit time through the tundish flowing amount of meltm, andc p is one of those Constant dependent on the melt material. The value can be obtained by means of a casting tachometer, which in constant height of a sprue can be attached. The value ·c p can by a potentiometer arrangement29 can be obtained, the output variable by the amplifier 30th is reinforced. The output size of the multiplication is the control variable that determines the amount of heat, which must be fed to the melt in the tundish, to compensate for the drop in temperature in the melt container. This quantity is in the summation element32 another on Potentiometer33 adjustable and then constant Value added by which the heat loss in the intermediate pan itself is balanced. The initial sizep ind of Summation element32 controls the heat emission from the channel furnace or other heating element of the tundish.
Zur Überprüfung der Temperatur T in wird - wie bereits er wähnt - die tatsächliche Temperatur der Schmelze in der Zwischenpfanne mehrmals während des Gießvorganges gemessen. Wenn die vorausberechnete Temperatur T in von der gemessenen abweicht, werden die erwähnten Korrekturen 8 und 9 in Fig. 2 durch Verstellungen am Potentiometer 22 vorgenommen.To check the temperature T in - as he already mentioned - the actual temperature of the melt in the tundish is measured several times during the casting process. If the pre-calculated temperature T in deviates from the measured one, the above-mentioned corrections 8 and 9 in FIG. 2 are carried out by adjustments on the potentiometer 22 .
Wenn der Gießvorgang beendet ist, wird das Antriebsglied des Potentiometers 18 durch Umlegen des Schalters 19 in die Ausgangsstellung zurückgefahren, wonach die Anordnung für einen weiteren Gießvorgang bereit ist.When the casting process has ended, the drive element of the potentiometer 18 is moved back into the starting position by turning the switch 19 , after which the arrangement is ready for a further casting process.
In den Gliedern 17′, 17′′ und 17′′′ werden die Temperaturab fallkurven nicht im eigentlichen Sinne "berechnet". Bei diesen Gliedern handelt es sich um Funktionsgeneratoren, die als Funktion der Zeit Temperaturabfallkurven gemäß Fig. 2 auswerfen. Dieser Kurvenverlauf ist jedoch bereits in den Gliedern 17′-17′′′ gespeichert. Die eigentliche Gewinnung dieser Kurven, deren Werte dann in den Gliedern 17′-17′′′ in geeig neter Weise gespeichert werden, erfolgt empirisch oder rechnerisch.In the links 17 ', 17'' and 17''' , the Temperaturab fall curves are not actually "calculated". These links are function generators which, as a function of time, eject temperature drop curves according to FIG. 2. However, this curve is already stored in the links 17'-17 ''' . The actual extraction of these curves, the values of which are then stored in the elements 17'-17 ''' in a suitable manner, takes place empirically or computationally.
Die Anordnung nach der Erfindung kann im Rahmen des offenbar ten allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.The arrangement according to the invention can apparently within the scope ten general inventive concept in many ways can be varied.
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1979
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